KR101405859B1 - Dental implant coated with a mixed solution of chemical buffering agent and organic amphoteric substance and a prepareation process thereof - Google Patents

Dental implant coated with a mixed solution of chemical buffering agent and organic amphoteric substance and a prepareation process thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a bioactive hydrophilic dental implant which coats a preprocessed surface with a mixed solution including an organic chemical buffering agent and/or inorganic chemical buffering agent and organic amphoteric substance to remove pollutants as a titanium or a titanium alloy dental implant. The implant biocompatibility, bodily fluids and blood compatibility, and initial osseointegration can be improved by preventing the implant surface from the hydrophobic modification due to the organic pollutants before implanting the dental implant to an alveolar bone and prevents the degradation of bioactivity due to the surface hydrophobic modification by coating the surface of the organic-pollutants-removed dental implant with the mixed solution including the chemical buffering agent and organic substances (BES, HEPES, MOPS, PIPES and TES). Also, the osseointegration time can be reduced not only by increasing the initial osseointegration after the implant operation since the coated layer is bioactive, biocompatible, bodily fluids and blood compatible; but also effectively prevent the absorption of the pollutants in the air to the surface. The dental implant surface can be maintained as hydrophilic for at least 3 years using the mixed solution of the chemical buffering agent and organic amphoteric substances as a surface coating solution.

Description

pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액으로 코팅된 치과용 임플란트 및 그 제조방법{Dental implant coated with a mixed solution of chemical buffering agent and organic amphoteric substance and a prepareation process thereof} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dental implant coated with a mixed solution of a pH buffer material and an organic amphoteric substance having a sulfone group and a preparation method thereof,

이 건 발명은 거친 표면을 갖는 티타늄 또는 티타늄 합금 재질의 임플란트 표면이 유기 오염원으로 오염되는 기존의 RBM(Resorbable Blasted Media blasting) 및 SLA(Sandblast Large grit Acid etch) 표면 처리방식을 개선하고, 장시간 동안 상기 임플란트 표면의 초친수성을 유지하기 위해, 유기 혹은 무기 pH 완충제(pH 완충 물질)와 유기 양친성 화합물을 포함하는 혼합 용액으로 코팅된 치과용 임플란트 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. 이를 통해 약 3년 이상의 장시간에 걸쳐 RBM 또는 SLA 표면의 생체활성이 증진되고 체액 및 혈액 친화성이 향상되며, 최종적으로는 임플란트 시술 후 우수한 생체적합성, 골형성 효과 및 짧은 골융합 기간을 갖는 생체활성이 증진된 치과용 금속 임플란트가 제공될 수 있다.
The present invention improves existing surface treatment methods of Resorbable Blasted Media blasting (RBM) and Sandblast Large Grit Acid Etch (SLA) in which an implant surface of a titanium or titanium alloy material having a rough surface is contaminated with organic pollutants, A dental implant coated with a mixed solution containing an organic or inorganic pH buffering agent (pH buffering substance) and an organic amphipatic compound and a method for producing the same are provided to maintain superfluidity of the surface of the implant. Through this, bioactivity of the surface of RBM or SLA is improved, the fluids and blood affinity are improved for a long period of time of about 3 years or more, and ultimately, the bioactivity with excellent biocompatibility, osteogenesis effect and short- Enhanced dental metal implants may be provided.

치과용 임플란트 표면 처리는 골융합(osseointegration)에서 중요한 요소로 인식되어 왔으며, 임플란트 표면 처리 방법으로 선반 가공을 통한 매끈한 표면 처리 방식을 들 수 있다. 이러한 표면 처리를 통해서 골과의 생체 적합성과 조직 안정성을 향상시킬 수 있어 오랜 기간 동안 임플란트 시술에 사용되어 왔다. 그러나 골 밀도가 낮은 골에서의 성공률을 향상시키기 위해서 표면 특성을 향상시키려는 노력이 계속되어 왔고, Predecki 등은 불규칙한 표면을 갖는 임플란트가 빠른 골 성장과 우수한 기계적 접착력을 가질 수 있음을 보고하였다. 또한, Buser 등은 동물실험에서 불규칙하고 거친 표면을 갖는 임플란트가 평활한 표면을 갖는 임플란트에 비해 더 높은 골접촉률을 갖는다고 제시하였다.Surface treatment of dental implants has been recognized as an important factor in osseointegration, and is a smooth surface treatment method by lathe machining with implant surface treatment method. These surface treatments have improved the biocompatibility and tissue stability of the bone, and have been used for a long time in implant surgery. However, efforts have been made to improve the surface properties to improve the success rate in low-density bone, and Predecki et al. Reported that implants with irregular surfaces can have fast bone growth and excellent mechanical adhesion. In addition, Buser et al. Suggested that implants with irregular and rough surfaces in animal studies have higher bone contact rates than implants with smooth surfaces.

임플란트 표면의 발전 단계를 살펴보면, 평활한 표면을 갖는 1세대 임플란트, 거친 표면을 갖는 2세대 임플란트, 화학적으로 개질된 피막 표면을 갖는 3세대 임플란트로 구분할 수 있다. 상기 2세대 임플란트의 예로 흡수성 매질로 블라스팅 기법을 이용하여 임플란트의 거칠기를 증가시키는 RBM(Resorbable Blasted Media blasting)과 티타늄 분사 피막(Titanium Plasma Spray; TPS) 등을 들 수 있다. 또한 수산화인회석(hydroxyapatite; HA) 피막 표면을 갖는 3세대 임플란트의 표면은, 표면에 분사되는 입자 및 코팅의 영향으로 표면적이 증가되어 임플란트 계면 골결합력이 증가되며 거친 표면에 세포의 반응이 활성화되는 장점이 있다.The developmental stages of the implant surface can be divided into first generation implants with smooth surfaces, second generation implants with rough surfaces, and third generation implants with chemically modified coating surfaces. Examples of the second-generation implants include Resorbable Blasted Media blasting (RBM) and Titanium Plasma Spray (TPS), which increase the roughness of implants using a blasting technique as an absorbent medium. In addition, the surface of the third generation implant with a hydroxyapatite (HA) coating surface has an increased surface area due to the influence of the particles and coating sprayed on the surface, thereby increasing the bone interface of the implant interface and activating the cell reaction on the rough surface .

하지만, 현재 많이 사용되고 있는 임플란트 표면 처리방식인 상기 RBM이나 SLA 등의 표면 처리 방식 경우, 표면 처리공정 후 제품이 공기 중에 노출되었을 때 제품 표면에 산화층이 성장하고 탄화수소 등의 다양한 오염원의 흡착이 진행되어, 화학적으로 안정한 상태로 변화하면서 소수화되는 문제점이 존재한다. 이렇게 소수화된 표면은 체액 및 혈액에 대한 젖음성이 낮기 때문에 임플란트 매식 후 뼈와 융합되는 전반적인 치료 혹은 식립 과정을 방해하며, 임플란트가 안정되는 기간을 연장시키는 단점이 있다.However, in the case of surface treatment methods such as RBM and SLA, which are currently widely used, when the product is exposed to the air after the surface treatment process, the oxide layer grows on the surface of the product and the adsorption of various contaminants such as hydrocarbons proceeds , There is a problem that it is hydrophobic while changing to a chemically stable state. This hydrophobic surface has a disadvantage in that it impedes the overall treatment or implantation process that fuses with the bone after implantation because of low wettability to body fluids and blood, and prolongs the stability period of the implant.

종래의 기술인 미국등록특허공보 제6,702,855호에 따르면, 티타늄 임플란트표면의 소수화를 개선하기 위해서 염산, 황산, 질산 등과 같은 무기산을 사용하여 화학적으로 에칭하는 방법이 제시되어 있으며, 다른 종래의 알려진 금속표면에 친수성을 부여하는 방법으로 플라즈마 처리(라디오-주파수 글로 방전; Radio-Frequency Glow Discharge(RFGD), O2 등), 광 조사(자외선, 자외선-오존 등)방식 등이 고려될 수 있다. 이러한 공지의 종래 기술을 사용하여 타이타늄 표면을 단기간 동안에 초친수화시키는 것은 가능하나, 이러한 초친수성을 장기간의 시간 동안 유지시키는 데는 여전히 문제점이 존재하며, Suzuki 등은 Biomaterials에서 4-(2-Hydroxylethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid를 사용하여 티타늄 표면을 친수화시키는 예를 제시하고 있으나, 3개월 정도 친수성을 유지시키는 정도에 그치고 있을 뿐이다.According to US Pat. No. 6,702,855 which is a conventional technique, there is proposed a method of chemically etching using inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like in order to improve the hydrophobicity of the titanium implant surface. (Radio-frequency glow discharge (RFGD), O 2, etc.), light irradiation (ultraviolet ray, ultraviolet ray-ozone, etc.) method can be considered as a method of imparting hydrophilicity. Although it is possible to super-hydrophilize the titanium surface for a short period of time using this known conventional technique, there still remains a problem in maintaining such superhydrophilicity for a long period of time, and Suzuki et al. Have reported that 4- (2-Hydroxylethyl) 1-piperazineethanesulfonic acid is used to hydrophilize the surface of titanium, but it is only about 3 months to maintain hydrophilicity.

이러한 치과용 임플란트 표면의 초친수화는 구강 세포의 초기 골형성 능력과 생체 적합성에 매우 중요한 인자에 해당하며, 이때의 임플란트 표면의 pH 역시 친수성 유지와 표면 특성에 매우 중요한 역할을 하게 된다. 특히, 혈류, 영양분, potential of hydrogen(pH) 변화와 같은 세포 외 미세환경은 임플란트 식립부의 조골세포 및 파골세포 등을 포함한 치조골을 구성하는 다양한 세포에서 세포의 활성, 형태학적 변화 및 기능에 영향을 미치는 것이 알려져 있다(Ramp WK. Lenz LG & Kaysinger KK.).Ultrasonic hydration of the surface of the dental implant is a very important factor in the initial bone formation ability and biocompatibility of the oral cells, and the pH of the surface of the implant also plays a very important role in hydrophilic maintenance and surface characteristics. Particularly, extracellular microenvironment such as changes in blood flow, nutrients, and potential of hydrogen (pH) influences cell activity, morphological changes and functions in various cells constituting the alveolar bone including osteoblasts and osteoclasts of implant implants (Ramp WK. Lenz LG & Kaysinger KK).

즉, 생체 대사 과정, 골절, 대사성 질환을 포함한 병리적 환경 혹은 임플란트를 비롯한 생체재료의 이식 등에 의한 pH의 변화는 골 주변부에 존재하는 조골세포와 파골세포의 증식 및 분화능과 관련된 cellular metabolism에 변화를 미치는 것으로 알려져 있으며, 생체 내에서 이런 세포 외 pH 변화는 생체 산염기 평형성 유지를 위하여 엄격하고 조절되고 있는 실정이다. 하지만, 이러한 평형은 몇몇 이유에 의해 산염기 평형성이 붕괴되어 산증(acidosis)이나 알칼리증(alkalosis)을 유발하는 것으로 알려져 있고, 대표적으로 임플란트 식립시 치조골 평탄화를 위해 수행하는 골 삭제나 임플란트 고정체 식립을 위해 골절삭(drilling, 치조골에 임플란트 고정체 식립이 가능토록 이와 유사한 모양으로 hole을 내는 외과적 행위)과 같은 외과적 처치나 골절(fracture) 등의 병리학적 환경에서는 골내 미세환경의 pH가 급격히 떨어져 대략 pH 4~5의 상태가 1~2주간 지속 되는 것으로 알려져 있다(Hench LL and Ethridge EC).In other words, the change in pH due to the biomedical process, fracture, pathological environment including metabolic diseases, or implantation of biomaterial including implants changes the cellular metabolism related to the osteoblast and osteoclast proliferation and osteoclast proliferation ability And this extracellular pH change in vivo is strictly controlled to maintain bioactive acid base equilibrium. However, this equilibrium has been known to cause acidosis or alkalosis due to collapse of acid base equilibrium for several reasons. Typically, the bone is removed or the implant fixture is placed for planarization of the alveolar bone during implantation. In the pathological environment such as surgical treatment or fracture, such as drilling (surgical act of putting a hole with a similar shape so that an implant fixture can be placed on the alveolar bone), the pH of the bone marrow microenvironment rapidly drops It is known that the pH of approximately 4 to 5 is maintained for 1 to 2 weeks (Hench LL and Ethridge EC).

pH 변화에 따른 골대사 관련 연구에서는 pH가 낮아져 산성화가 일어나면 조골세포 활성은 감소되고 extracellular matrix(ECM)의 콜라겐 축적이 저해되며 alkaline phosphatase(ALP) 활성 및 유전자 발현뿐만 아니라 골 형성 관련 중요 전사인자인 osterix와 Runx2의 발현을 감소시킴으로써 뼈의 무기질화(mineralization)을 억제·지연시키는 것이 보고되어 있다. 더욱이 pH 저하는 receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand(RANKL)과 부갑상선 호르몬 수용체의 발현을 증가시킴으로써 파골세포를 활성화시키고, 활성화된 파골세포는 골 리모델링을 촉진시킴으로써 장기적 관점에서 봤을 때, 골 소실까지도 유발될 수 있다.In the study of bone metabolism according to pH change, when pH was lowered and acidification occurred, osteoblast activity was decreased, collagen accumulation of extracellular matrix (ECM) was inhibited, osteoblast And Runx2 expression by inhibiting bone mineralization (mineralization). In addition, pH-lowering activates osteoclasts by increasing the expression of the receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL) and parathyroid hormone receptor, and activated osteoclasts promote bone remodeling, .

반면에 pH가 높아져서 알칼리화되면, 산성화와는 달리 조골세포 활성이 증가되고 ALP 활성 및 콜라겐 합성이 증가되며 골수기질세포(bone marrow stromal cell)가 조골세포로 분화되는 것 또한 증진됨이 보고되어 있다. 이를 통해 골 환경에서 ECM에 무기질화가 촉진되고 골 형성이 증가되는 긍정적인 현상이 발생하게 된다(Arnett TR, Kohn et al., Brandao-Burch A et al. 등).On the other hand, it has been reported that when the pH is increased to alkaline, unlike acidification, osteoblast activity is increased, ALP activity and collagen synthesis are increased, and bone marrow stromal cell is differentiated into osteoblast. This may lead to a positive phenomenon that the mineralization is accelerated and the bone formation is increased in the bone environment (Arnett TR, Kohn et al., Brandao-Burch A et al.

이와 같이 골 내 미세환경의 pH가 골 형성에 미치는 기존의 종래 기술문헌들을 종합해 보면, 치조골의 임플란트 식립부에서 초기 식립부 pH가 조절됨으로써, 임플란트 식립부 pH가 중성에서 약알칼리 범위대로 일정하게 유지되게끔 하는 것은 임플란트-골 계면 골형성 뿐만 아니라 장기적인 관점에서 임플란트 성공률에도 영향을 미치기 때문에 중요하다. As described above, according to the existing prior art literature on the pH of the bone microenvironment, the pH of the initial implant portion is controlled in the implant portion of the alveolar bone, so that the pH of the implant implant portion is constant from neutral to weakly alkaline This is important because it affects not only the implant-bone interface bone formation but also the implant success rate in the long term.

그러므로, 이 발명에서는 치과용 임플란트 식립부의 초기 pH를 중성화시키고 이렇게 적절하게 조절된 미세환경을 유지함으로써 초기 골형성능 및 생체적합성이 증진될 수 있도록, 알칼리성 pH 완충 물질과 유기 양친성 물질(특히, 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질)을 포함하는 혼합 용액을 사용하여 임플란트 표면이 유기오염원에 재오염되어 소수성으로 변하는 것을 방지하고, 임플란트 생체적합성과 체액 및 혈액친화성, 초기 골유착성능을 향상시키며, 골융합기간이 단축되는 치과용 임플란트 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
Therefore, in the present invention, an alkaline pH buffering material and an organic amphipatic material (in particular, a sulfone) are used in order to neutralize the initial pH of the dental implant portion and to maintain the thus appropriately controlled microenvironment so as to improve initial bone performance and biocompatibility. The use of a mixed solution containing an organic amphipathic substance having a group to prevent the surface of the implant from being re-contaminated to an organic pollutant source to change into a hydrophobic state, to improve the implant biocompatibility, body fluid, blood affinity and initial osseointegration performance, The present invention provides a dental implant having a shortened period and a method of manufacturing the same.

미국등록특허공보 제6,702,855호U.S. Patent No. 6,702,855

Suzuki et al., Biomaterials, 31, 4818-4828 (2010). Suzuki et al., Biomaterials, 31, 4818-4828 (2010). Ramp WK. Lenz LG, Kaysinger KK. "Medioum pH modulates matrix, mineral and energy metabolism in cultured chick bones and osteoblast-like cells." Bone Miner., 24, 59-73 (1994). Ramp WK. Lenz LG, Kaysinger KK. "Medioum pH modulates matrix, mineral and energy metabolism in cultured chick bones and osteoblast-like cells." Bone Miner., 24, 59-73 (1994). "Biomaterials: an interfacial approach," Hench LL and Ethridge EC, Academic Press (1982). &Quot; Biomaterials: an interfacial approach, "Hench LL and Ethridge EC, Academic Press (1982). Arnett TR. "Extracellular pH regulates bone cell function." J. Nutr., 138, 415S-418S (2008). Arnett TR. "Extracellular pH regulates bone cell function." J. Nutr., 138, 415S-418S (2008). Kohn DN, Sarmadi M, Helman JI, Krebsbach PH. "Effects of pH on human bone marrow stromal cells in vitro: implications for tissue engineering of bone." J. Biomedical Mater. Res., 60, 292-299 (2002). Kohn DN, Sarmadi M, Helman JI, Krebsbach PH. "Effects of pH on human bone marrow stromal cells in vitro: implications for tissue engineering of bone." J. Biomedical Mater. Res., 60, 292-299 (2002). Brandao-Burch A, Utting JC, Orriss IR, Arnett TR. "Acidosis inhibits bone formation by osteoblasts in vitro by preventing mineralization." Calcif. Tissue Int., 77, 167-174(2005). Brandao-Burcha, Utting JC, Orriss IR, Arnett TR. "Acidosis inhibits bone formation by osteoblasts in vitro by preventing mineralization." Calcif. Tissue Int., 77, 167-174 (2005).

이 건 발명은 오염원이 제거된 타이타늄 표면에 pH 완충 물질(chemical buffering agent)을 포함하는 혼합 용액를 균일하게 코팅시킴으로써, 표면 소수화를 일으키는 오염원의 재흡착 및 안정화를 억제하고 타이타늄 표면의 초친수성을 장기간 유지시킴으로써, 체액 및 혈액 친화성을 향상시켜 최종적으로는 임플란트 시술 후 우수한 골형성 효과와 짧은 골융합 기간을 가지도록 하기 위한 기술이다.This invention uniformly coats a mixed solution containing a chemical buffering agent on a titanium surface from which a contaminant is removed, thereby restraining the re-adsorption and stabilization of a contaminant causing surface hydrophobicity, and maintaining superhydrophilic properties of the titanium surface for a long time Thereby improving body fluids and blood affinity and ultimately achieving excellent osteogenesis and short osseointegration period after implantation.

이를 위해 1) 타이타늄 산화막에 흡착 및 안정화된 오염원을 제거하여 생체활성을 가지는 초친수성 타이타늄 표면을 노출시키는 단계, 2) pH 완충제 및 술폰기(sulfonic group)을 가지는 유기 양친성 물질(organic amphoteric substance)을 포함하는 혼합 용액을 도포하여 균일한 코팅막을 형성시키는 단계를 포함한다(1) exposing a superhydrophilic titanium surface having a bioactivity by removing a contamination source adsorbed and stabilized on a titanium oxide film, (2) exposing an organic amphoteric substance having a pH buffer and a sulfonic group, To thereby form a uniform coating film

도 1에서 알 수 있듯이, 이 건 발명의 금속 임플란트 제조방법에 의해 제조된 생체활성화 표면 처리된 금속 임플란트에는, pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액으로 균일하게 코팅된 막이 표면에 형성된다.
As can be seen from FIG. 1, the bioactive surface-treated metal implants manufactured by the metal implant manufacturing method according to the present invention were uniformly coated with a mixed solution containing a pH buffer material and an organic amphipatic material having a sulfone group Is formed on the surface.

거친 표면을 갖는 타이타늄 또는 타이타늄 합금 재질의 치과용 임플란트로서, 오염원이 제거되도록 전처리 된 상기 거친 표면에 i)유기 pH 완충 물질 및/또는 무기 pH 완충 물질과 ii)술폰기를 갖는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액을 코팅함으로써, 치과용 임플란트 표면의 hydroxylation을 향상시켜 표면의 친수성 및 골결합 성능을 현저하게 향상시키는 특징이 있다. 특히, 치과용 임플란트의 향상된 친수성 및 골결합 성능이 장시간에 걸쳐 감소하지 않고 유지되는 효과를 부여할 수 있다.A dental implant of a titanium or titanium alloy material having a rough surface comprising i) an organic pH buffering material and / or an inorganic pH buffering material and ii) an organic amphipathic material having a sulfone group on the rough surface pretreated to remove the contaminant source , The hydrophilicity of the surface of the dental implant is improved and the bone bonding performance of the dental implant is remarkably improved. Particularly, it is possible to give the effect that the improved hydrophilicity and bone-bonding performance of the dental implant is maintained without decreasing over a long period of time.

상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 농도는 0.05 ~ 1.68 M의 범위로 사용되는 것이 바람직하다.The concentration of the organic amphiphilic substance having a sulfone group in the mixed solution is preferably in the range of 0.05 to 1.68 M.

상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질은, ACES(2-(카바모일메틸아미노)에탄술폰산), BES(N,N-비스(2-히드록실-2-아미노)에탄술폰산), CHES((시클로헥실아미노)에탄술폰산), HEPES(4-(2-히드록시에틸)-1-피페라진술폰산), MOPS(3-(N-모르폴리노)프로판 술폰산), PIPES(1,4-피페라진디에탄술폰산) 및 TES(N-트리스(히드록시메틸)메틸-2-아미노에탄술폰산) 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The organic amphiphilic substance having a sulfone group contained in the mixed solution may be selected from the group consisting of ACES (2- (carbamoylmethylamino) ethanesulfonic acid), BES (N, N-bis (2-hydroxyl- (2-hydroxyethyl) -1-piperazine sulfonic acid), MOPS (3- (N-morpholino) propanesulfonic acid), PIPES (1,4 -Piperazinediethanesulfonic acid) and TES (N-tris (hydroxymethyl) methyl-2-aminoethanesulfonic acid).

상기 무기 pH 완충 물질은, 하이드록실기를 갖는 염기로 작용하며, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 중 적어도 어느 하나 이상이 선택될 수 있다.Wherein the inorganic pH buffering substances, and acts as a base having a hydroxyl group, NaOH, KOH, Ca (OH ) 2, Ba (OH) 2, Al (OH) 3 and Sr (OH) at least any one or more of the 2 Can be selected.

또한, 상기 유기 pH 완충 물질은, pH가 8 이상의 염기로 작용하고, pKa 값이 8.0 이상이며, 구체적으로는 AMPD(2-amino-2-methyl-1,3-propanediol), ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 거친 표면을 갖는 타이타늄 또는 타이타늄 합금 재질의 치과용 임플란트는, 오염원이 제거되도록 전처리된 상기 거친 표면에 i)유기 pH 완충 물질 및/또는 무기 pH 완충 물질과 ii)술폰기를 갖는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액의 코팅층이 형성되며, 상기 유기 pH 완충 물질은 pKa가 8.0 이상이고, AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, 상기 무기 pH 완충 물질은 하이드록실기를 갖는, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이며, 상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질은, BES, HEPES, MOPS 및 TES 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 혼합 용액은 0.05 ~ 1.68 M의 유기 양친성 물질을 포함하고, 상기 혼합 용액의 1 ~ 10 wt%의 범위로 pH 완충물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.
Also, the organic pH buffer material acts as a base having a pH of 8 or more and has a pKa value of 8.0 or more. Specifically, AMPD (2-amino-2-methyl-1,3-propanediol), ammonia, bicine, glycine , glycylglycine, tris, tricine, and taurine may be used.
More specifically, a dental implant of a titanium or titanium alloy material having a roughened surface of the present invention comprises i) an organic pH buffering material and / or an inorganic pH buffering material and ii) ) Sulfone group, wherein the organic pH buffer material has a pKa of at least 8.0 and at least one selected from AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine and taurine At least one selected from the group consisting of NaOH, KOH, Ca (OH) 2 , Ba (OH) 2 , Al (OH) 3 and Sr (OH) 2 having a hydroxyl group And the organic amphiphilic substance having a sulfone group contained in the mixed solution includes at least one of BES, HEPES, MOPS, and TES, and the mixed solution contains 0.05 to 1.68 M of an organic amphipatic substance And also characterized in that the pH buffer substance contained in the range of 1 ~ 10 wt% of the mixed solution.

이 건 발명의 다른 실시 형태인 생체활성형 친수성 치과용 임플란트의 제조방법은, 타이타늄 또는 타이타늄 합금 재질의 치과용 임플란트를 준비하는 제1 단계; 상기 치과용 임플란트 표면을 거칠게 처리하는 제2 단계; 상기 거칠게 처리된 치과용 임플란트 표면을 전처리 하여 오염원을 제거하는 제3 단계; 및 상기 전처리된 거친 치과용 임플란트 표면에 i)유기 pH 완충 물질 및/또는 무기 pH 완충 물질과 ii)술폰기를 갖는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액의 코팅층을 형성하는 제4 단계;를 포함하고, 상기 유기 pH 완충 물질은 pKa가 8.0 이상이고, AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고, 상기 무기 pH 완충 물질은 하이드록실기를 가지고, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이며, 상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질은, BES, HEPES, MOPS 및 TES 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 제4 단계에서, 상기 혼합 용액은 0.05 ~ 1.68 M의 유기 양친성 물질을 포함하고, 상기 혼합 용액의 1 ~ 10 wt%의 범위로 pH 완충물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a bioactive dental implant, comprising the steps of: preparing a dental implant of titanium or titanium alloy; A second step of roughing the surface of the dental implant; A third step of pretreating the roughened surface of the dental implant to remove contaminants; And a fourth step of forming a coating layer of a mixed solution comprising i) an organic pH buffering material and / or an inorganic pH buffering material and ii) an organic ampholytic substance having a sulfone group on the surface of the pretreated coarse dental implant , Said organic pH buffering material is at least one selected from among AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine and taurine with a pKa of 8.0 or more, said inorganic pH buffering material having a hydroxyl group, organic amphiphilic material with KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2, and Al (OH) 3 and Sr (OH) at least one selected from among 2, a group sulfone contained in the mixed solution, BES, HEPES, MOPS, and TES. In the fourth step, the mixed solution contains 0.05 to 1.68 M of organic amphipathic substance, and 1 to 10 wt% of the mixed solution Containing a pH buffer substance It characterized.

이때, 상기 오염원을 제거하는 단계는 상기 거칠게 처리된 치과용 임플란트 표면을 자외선, RFGD(라디오-주파수 글로 방전), 산소 및 상온 플라즈마 중 어느 하나 이상의 방법으로 처리될 수 있으며, 상황에 따라 전처리 단계를 생략할 수도 있다.
At this time, the step of removing the contamination source may be performed by one or more methods of the surface of the roughened dental implant, such as ultraviolet ray, RFGD (radio frequency glow discharge), oxygen and room temperature plasma, It may be omitted.

이 건 발명에 따른 금속 임플란트 및 제조방법에 따르면, 플라즈마 또는 광조사 등의 전처리를 통해 표면의 유기오염원이 제거된 치과용 임플란트를 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, MOPS, PIPES, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 표면 코팅함으로써, 상기 치과용 임플란트가 치조골에 식립되기 전에 공기에 노출되어 임플란트 표면이 유기오염원에 재오염되어 소수성으로 변하는 것을 방지하고, 이러한 표면 소수화로 인한 생체활성 저하를 방지함으로써 임플란트 생체적합성과 체액 및 혈액친화성, 초기 골유착성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a dental implant having an organic contamination source on its surface is pretreated through a pretreatment such as plasma or light irradiation. The dental implant is immersed in an organic amphipat (BES, HEPES, MOPS , PIPES, TES), it is possible to prevent the dental implant from being exposed to air before the dental implant is placed in the alveolar bone to re-contaminate the surface of the implant with the organic pollutant source to change into a hydrophobic state, It is possible to improve the implant biocompatibility, body fluid, blood affinity, and initial bone adhesion performance by preventing the degradation of bioactivity.

또한 임플란트 표면에 유기 pH 완충제와 유기 양친성 물질이 코팅되므로, 표면이 공기 중 오염원의 흡착이 효과적으로 방지될 뿐만 아니라, 표면에 균일하게 형성된 코팅층이 생체적합성과 체액 및 혈액친화성을 나타내므로, 임플란트 시술 후 초기 골유착성능이 증대되어, 최종적으로 골융합기간이 단축되는 효과가 있다. In addition, since the surface of the implant is coated with the organic pH buffering agent and the organic amphipathic substance, the surface of the implant effectively prevents the contamination of air from being adsorbed, and the coating layer uniformly formed on the surface exhibits biocompatibility, body fluid and blood affinity, The initial osseointegration performance is increased after the procedure, and the osseointegration period is finally shortened.

치조골의 임플란트 식립부에서 초기 식립부 pH를 조절함으로써, 임플란트 식립부 pH가 중성에서 약알칼리 범위대로 일정하게 유지되도록 하여 임플란트-골 계면 골형성 뿐만 아니라 장기적인 관점에서 임플란트 성공률을 향상시킬 수 있으며, pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액을 표면 코팅액으로 사용함으로써, 치과용 임플란트 표면이 적어도 3년(가속 노화 18주에 해당하는 기간임) 동안 친수성으로 유지될 수 있는 효과가 있다.
By adjusting the pH of the initial implant site in the alveolar bone implant site, the pH of the implant implant site can be kept constant from neutral to weakly alkaline, thereby improving the implant success rate from the long term perspective as well as implant- By using a mixed solution of a buffer substance and an organic amphoteric substance having a sulfone group as a surface coating liquid, the dental implant surface can be kept hydrophilic for at least 3 years (a period corresponding to 18 weeks of accelerated aging).

도 1은 이 건 발명의 금속 임플란트 제조방법을 각 단계별로 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, TES)을 포함하는 혼합 용액에 유기 pH 완충 물질을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우로 구분하여 치과용 임플란트의 골계면 결합능력 측정 결과를 도시한 것이다.
도 3은 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅한 티타늄 디스크의 접촉각 측정결과를 도시한 것이다.
도 4는 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅한 티타늄 디스크의 접촉각 측정결과를 도시한 것이다.
도 4는 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅한 티타늄 디스크의 세포 부착능 실험 결과를 도시한 것이다.
도 5는 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, MOPS, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅한 티타늄 디스크의 혈액 단백질 부착능 실험 결과를 도시한 것이다.
도 6은 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, MOPS, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅된 치과용 임플란트의 혈액 젖음성을 나타낸 걸과이다.
도 7은 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, MOPS, PIPES, TES)을 포함하는 혼합 용액으로 코팅된 치과용 임플란트의 골계면 결합능력을 측정한 결과이다
도 8은 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질인 BES의 농도별로 혼합 용액을 제조한 후, 이를 코팅한 치과용 임플란트의 혈액 단백질 부착량을 측정한 걸과이다.
도 9는 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질인 HEPES의 농도별로 혼합 용액을 제조한 후, 이를 코팅한 치과용 임플란트의 혈액 단백질 부착량을 측정한 걸과이다.
도 10은 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질인 TES의 농도별로 혼합 용액을 제조한 후, 이를 코팅한 치과용 임플란트의 혈액 단백질 부착량을 측정한 결과이다.
FIG. 1 schematically shows a method of manufacturing a metal implant according to the present invention in each step.
FIG. 2 shows the result of measuring the bone-interface bonding ability of the dental implant by dividing the mixed solution containing the organic amphiphilic substance (BES, HEPES, TES) having sulfone groups into the case of using the organic pH buffer material and the case of not using the organic pH buffer material It is.
FIG. 3 shows the contact angle measurement results of a titanium disk coated with a mixed solution containing a pH buffer material and an organic amphiphilic substance having a sulfone group (ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES).
FIG. 4 shows the contact angle measurement results of a titanium disk coated with a mixed solution containing a pH buffer material and an organic amphiphilic substance having a sulfone group (ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES).
FIG. 4 shows experimental results of cell adhesion of a titanium disk coated with a mixed solution containing a pH buffer material and an organic amphiphile having a sulfone group (ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES).
FIG. 5 shows experimental results of blood protein adhesion of a titanium disk coated with a mixed solution containing a pH buffer substance and an organic amphiphilic substance having a sulfone group (BES, HEPES, MOPS, TES).
FIG. 6 is a graph showing blood wettability of a dental implant coated with a mixed solution containing a pH buffer material and an organic amphipathic substance having a sulfone group (BES, HEPES, MOPS, TES).
FIG. 7 is a result of measuring the bone-interface bonding ability of a dental implant coated with a mixed solution containing a pH buffer substance and an organic amphiphilic substance having sulfone groups (BES, HEPES, MOPS, PIPES, and TES)
FIG. 8 is a graph showing a result of measuring the amount of blood protein adhered to a dental implant coated with a pH buffer material and a mixed solution of BES, which is an organic amphoteric substance having a sulfone group.
FIG. 9 is a graph showing a result of measuring the amount of blood protein adhered to a dental implant coated with a pH buffer material and a sulfuric acid-containing organic amphoteric HEPES.
FIG. 10 shows the result of measurement of the amount of blood protein adhered to a dental implant coated with a mixed solution according to the concentration of TES, which is an organic amphiphilic substance having a pH buffer substance and a sulfone group.

이하 도면을 참조하여 이 건 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 이 건 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, terms and words used in the specification and claims of this invention should not be construed to be limited to ordinary or dictionary terms, It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 이건 발명의 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 이 건 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이 건 발명의 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
It should be understood, therefore, that the drawings set forth in the specification and drawings of the invention are by way of illustration only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention. It should be understood that various equivalents and modifications are possible.

pH 완충 물질과 유기 양친성 물질(1M)의 코팅 방법Method of coating pH buffering material and organic amphiphile (1M)

기계가공된 타이타늄 임플란트를 입자 크기 1mm 이하의 Al2O3 분말을 사용하여 블라스트 압력 1~10기압으로 1 ~ 60 초간 블라스팅한 후, 혼합산 수용액을 이용한 산 처리법을 이용하여 상기 임플란트 표면에 macro- & micro-morphology를 형성시킬 수 있다. 이렇게 산 처리된 치과용 타이타늄 임플란트를 에탄올과 증류수를 사용하여 각각 30분간 초음파 세척한 후 건조 단계를 거친다. The machined titanium implant was blasted with Al 2 O 3 powder having a particle size of 1 mm or less at a blast pressure of 1 to 10 atm for 1 to 60 seconds and then subjected to acid treatment using a mixed acid aqueous solution, & micro-morphology can be formed. The acid-treated titanium dental implants were ultrasonically cleaned with ethanol and distilled water for 30 minutes, respectively, and then dried.

상기 건조 단계를 거친 임플란트 표면에 플라즈마 1분 혹은 자외선 5분을 처리하여 표면에 흡착 및 안정화된 오염원을 제거하였고, 상기 임플란트 표면에 pH 완충 물질이 포함된, 그리고 포함되지 않은 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, TES) 1M 수용액을 10ml 균일하게 도포하였다(도면 1 참조). 상기 pH 완충 물질이 사용된 경우, 상기 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질과 pH 완충물질의 혼합 용액을 임플란트 표면의 도포에 사용하였다. 이때 pH 완충물질로 NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 등과 같은 무기 pH 완충 물질이 전체 혼합 용액의 1 - 10 wt% 범위로 사용되었고, 상기 무기 pH 완충 물질 대신에 pKa 값이 8.0 이상이면서, AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 전체 혼합 용액의 0.01 - 1.68 M의 범위로 사용될 수 있다. 또한, 상기 무기 pH 완충 물질과 상기 유기 pH 완충 물질의 혼합물이 상기 혼합 용액에 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질과 함께 사용될 수 있으며, 이하 실시예에서는 무기 pH 완충 물질인 NaOH를 사용하였다.The surfaces of the implants that had undergone the drying step were treated with plasma for 1 minute or ultraviolet rays for 5 minutes to remove contaminants adsorbed on the surface and stabilized. The surfaces of the implants were treated with an organic amphipathic (BES, HEPES, TES) 1 M aqueous solution (see Fig. 1). When the pH buffer substance was used, a mixed solution of the organic amphiphilic substance having sulfone group and the pH buffer substance was used for application of the surface of the implant. In this case as NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2, Al (OH) 3 and Sr (OH) 2 as one of the inorganic pH buffer material, the entire mixture solution of pH buffer substance-to 10 wt% range And at least one selected from among AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine and taurine, having a pKa value of 8.0 or more, in the range of 0.01 to 1.68 M Can be used. In addition, a mixture of the inorganic pH buffer material and the organic pH buffer material may be used together with the organic amphipathic substance having sulfone group in the mixed solution. In the following examples, NaOH, an inorganic pH buffer material, was used.

이렇게 제조된 pH 완충 물질을 포함하거나, 포함하지 않은 유기 양친성 물질이 코팅된 임플란트를 하기 실시예 2에서 사용하였다.
Implants coated with organic amphoteric material with or without the pH buffer material thus prepared were used in Example 2 below.

pHpH 완충 물질의 유무에 따른 치과용 임플란트의  Dental implants with and without buffer substances 골계면Bone interface 결합력 측정실험 Bonding force measurement experiment

술폰기를 갖는 유기 양친성 물질 (BES, HEPES, TES)을 포함하는 용액이 pH 완충 물질을 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우에 대해서 코팅 치과용 임플란트의 골계면결합력을 가속노화시켜 측정하였다. 상기 [실시예 1]에서 제작한 BES, HEPES, TES 코팅 치과용 임플란트를 가속노화 조건(약 55°C)에서 18주간 방치(3년의 통상 보관 기간에 해당함)한 다음, 임플란트-골계면결합력을 확인하기 위해 micropig 하악에 상기 임플란트를 식립하고 16일간 골형성기간 후에 비틀림 제거력(removal torque) 측정을 하였다. 이때, 음성대조군으로는 오염원을 제거하지 않은 임플란트를, 양성대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정을 거친 임플란트를 사용하였으며, pH 완충 물질의 유무에 따른 골계면 결합력을 비교하였다.Bone interface strength of coated dental implants was measured by accelerated aging for solutions containing sulfo group-containing organic amphiphiles (BES, HEPES, TES) with or without pH buffering materials. After implanting the BES, HEPES, and TES coated dental implants prepared in Example 1 above under accelerated aging conditions (about 55 ° C) for 18 weeks (corresponding to a normal storage period of 3 years), the implant- The implant was placed in a micropig mandible and the removal torque was measured after 16 days of bone formation. At this time, implants that did not remove contaminants were used as a negative control, and implants that were pretreated to remove contaminants as a positive control. Bone interface strengths were compared according to presence or absence of pH buffer substances.

도 2에서 보는 바와 같이, 음성대조군에 비해 양성대조군에서 비틀림 제거력이 약 46% 가량 증가하였다. 양성대조군과 같이 전처리를 하였으나, 보관기간 3년에 해당하는 가속노화를 18주 거친 실험군의 경우 생체활성 및 친수성이 유지되지 않아 비틀림 제거력이 음성대조군 수준으로 감소하였으나, BES, HEPES, TES 코팅 실험군의 경우 비틀림 제거력이 음성대조군 대비 약 42%, 41%, 44% 및 양성대조군 대비 유의한 수준에서 유지됨을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 2, the torsion removing ability of the positive control group was increased by about 46% as compared with the negative control group. The pretreatment was similar to that of the positive control, but the accelerated aging corresponding to 3 years of storage period was not maintained in the bioactivity and hydrophilicity of the experimental group at 18 weeks, and the torsion removing power was decreased to the negative control level. However, the BES, HEPES, The torsion removing ability was maintained at about 42%, 41%, 44% and a positive level of the positive control group, compared with the negative control group.

또한 pH 완충 물질이 포함된 BES, HEPES, TES 코팅 실험군의 경우, pH 완충 물질이 포함되지 않은 BES, HEPES, TES 코팅 실험군과 비교해 볼 때 약 22%, 27%, 24% 이상의 골계면결합력이 추가적으로 향상되는 현저한 상승효과가 존재함을 확인하였다.
In addition, the BES, HEPES, and TES coating groups containing the pH buffer material added about 22%, 27%, and 24% more bone interface bonds than the BES, HEPES, and TES coating groups without the pH buffer It was confirmed that there is a remarkable synergistic effect which is improved.

pHpH 완충 물질과  With buffer substances 술폰기를Sulfone group 갖는 유기  Having organic 양친성Amphibian 물질의 혼합 용액을 사용한  Using a mixed solution of materials 타이나늄Tainium 디스크 표면의 코팅 형성 Coating formation on the disk surface

타이타늄 디스크 표면에 대해서 오염원을 제거한 후, pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액을 사용하여 코팅층을 형성하였다. After the contamination source was removed from the surface of the titanium disk, a coating solution was formed using a mixed solution of a pH buffer material and an organic amphipat having a sulfone group.

기계가공된 타이타늄 디스크를 입자 크기 1mm이하의 Al2O3 분말을 사용하여 블라스트 압력 1~10 기압으로 1~60 초간 블라스팅한 후, 혼합산 수용액을 이용한 산처리법을 통해 임플란트 표면에 macro- & micro-morphology를 형성하였다. 상기 산부식 처리된 치과용 타이타늄 디스크를 에탄올과 증류수를 사용하여 각각 30분간 초음파 세척한 후, 건조시켰다. The machined titanium disk was blasted with Al 2 O 3 powder with particle size of 1 mm or less for 1 ~ 60 seconds at blast pressure of 1 ~ 10 atmospheres, and then acid- -morphology. The acid-etched dental titanium disk was ultrasonically washed with ethanol and distilled water for 30 minutes, and then dried.

상기 건조 공정을 거친 디스크에 플라즈마 1분 혹은 자외선 5분을 처리하여 표면에 흡착 및 안정화된 오염원을 제거하였고, 상기 표면에 pH 완충 물질과 1M 농도로 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질 (ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES 등) 수용액을 10ml 균일하게 도포하여 디스크를 제작하였다. 이러한 방법으로 제조된 pH 완충 물질과 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 타이타늄 디스크를 하기 [실시예 4]와 [실시예 5]에서 사용하였다.
A disk having been subjected to the drying process was treated with plasma for 1 minute or ultraviolet radiation for 5 minutes to remove contamination sources adsorbed and stabilized on the surface, and a pH buffer material and an organic amphipatic substance (ACES, BES, CHES, HEPES, MOPS, PIPES, TES, etc.) was uniformly applied to prepare a disk. A titanium disk coated with a mixed solution of a pH buffer material and an organic amphipat prepared by this method was used in the following [Example 4] and [Example 5].

코팅된 타이타늄 디스크의 가속노화 처리 후, After accelerated aging treatment of the coated titanium disk, 접촉각Contact angle 측정 실험 Measurement experiment

pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 타이타늄 디스크에 대해서 가속노화 시킨 후, 접촉각을 측정하였다.A contact angle was measured after accelerated aging of a titanium disk coated with a mixed solution of a pH buffer substance and an organic amphoteric substance having a sulfone group.

상기 [실시예 3]에서 제작한 타이타늄 디스크를 가속노화 조건(약 55°C)에서 2, 4, 6주 및 12주간 방치한 다음, 접촉각을 측정하기 위해 증류수 5ml을 상기 디스크에 떨어뜨린 후, 측면에서 근접촬영하여 접촉각을 측정하였다. 이때, 음성대조군으로는 오염원을 제거하지 않은 임플란트를, 양성대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정을 거쳤으나 상기 혼합 용액이 코팅되지는 않은 타이타늄 디스크를 사용하였다. The titanium disk prepared in [Example 3] was allowed to stand for 2, 4, 6 weeks and 12 weeks under the accelerated aging condition (about 55 ° C). 5 ml of distilled water was dropped on the disk to measure the contact angle, The contact angle was measured by close-up on the side. At this time, implants that did not remove contaminants were used as a negative control, and titanium disks that were pretreated to remove contaminants as a positive control but not coated with the mixed solution were used.

도 3의 결과에서 알 수 있듯이, 음성대조군의 접촉각은 107°이고 양성대조군 및 실험군의 접촉각은 0°였으며, 가속노화를 거치면 양성대조군은 접촉각이 증가해 초친수성이 유지되지 않은 반면, pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 타이타늄 디스크는 가속노화를 거치더라도 접촉각이 0도를 유지하고 있어, 초친수성이 계속 유지됨을 확인하였다.
3, the contact angle of the negative control group was 107 °, and the contact angle of the positive control group and the experimental group was 0 °. On the other hand, in the positive control group, the contact angle was increased, And the organic amphiphile having a sulfone group, the contact angle was maintained at 0 degree even after accelerated aging, and the superhydrophilic property was maintained.

코팅된 타이타늄 디스크의 가속노화 처리 후, 세포 After accelerated aging treatment of the coated titanium disk, 부착능Attachment 실험 Experiment

pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 타이타늄 디스크에 대해서 세포부착능을 측정하였다.The cell adhesion capacity was measured on a titanium disk coated with a mixed solution of a pH buffer substance and an organic amphipatic substance having a sulfone group.

상기 [실시예 3]에서 제작한 타이타늄 디스크를 가속노화 조건(약 55°C)에서 2주간 방치한 후, 세포부착능을 측정하기 위해 조골세포주인 MG63을 1X105 cells/disk로 seeding한 후, 1시간 배양하여 cresyl violet assay로 디스크 표면에 부착된 세포를 정량화하였다. 이때, 음성대조군으로는 오염원을 제거하지 않은 임플란트를, 양성대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정을 거쳤으나 상기물질을 코팅하지는 않은 임플란트를 사용하였다. After the titanium disk prepared in [Example 3] was allowed to stand at an accelerated aging condition (about 55 ° C) for 2 weeks, MG63, an osteoblast cell line, was seeded at 1 × 10 5 cells / The cells were incubated for 1 hour and quantified by cresyl violet assay. Implants that did not remove the contaminants were used as a negative control group, and implants that were pretreated to remove contaminants as a positive control group but not coated with the materials were used.

도 4의 결과에서 알 수 있듯이, 음성대조군과 비교하면 양성대조군에서 세포부착이 증가함을 확인할 수 있고, 대부분의 실험군에서 양성대조군과 유사한 수준의 세포부착이 일어났다. 특히 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질로 TES를 사용한 타이타늄 디스크에서 세포부착이 우수함을 확인하였다.
As can be seen from the results in FIG. 4, it was confirmed that the cell adhesion was increased in the positive control group as compared with the negative control group, and cell adhesion was similar to that in the positive control group in most of the experimental groups. In particular, it was confirmed that the organic amphiphilic substance having a sulfone group has excellent cell adhesion in a titanium disk using TES.

pHpH 완충 물질과  With buffer substances 술폰기를Sulfone group 갖는 유기  Having organic 양친성Amphibian 물질의 혼합 용액(0.2M)을 사용한 치과용 임플란트 표면의 코팅 형성 Coating Formation of Dental Implant Surface Using Mixed Solution (0.2M) of Substance

pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액을 사용하여 치과용 임플란트 표면에 대해서 코팅을 하였다. 기계가공된 타이타늄 임플란트를 입자 크기 1mm 이하의 Al2O3 분말을 사용하여 블라스트 압력 1~10기압으로 1~60초간 블라스팅한 후, 수용액을 이용한 산처리법을 통해 치과용 임플란트 표면에 macro- & micro-morphology를 생성하였다. 이렇게 산부식 처리된 치과용 타이타늄 임플란트 표면을 각각 에탄올과 증류수로 30분간 초음파 세척한 후 건조하였다. The surface of the dental implant was coated with a mixed solution of a pH buffer substance and an organic ampholytic substance having a sulfone group. Mechanical machined titanium implants were blasted with Al 2 O 3 powder with particle size of 1 mm or less for 1 ~ 60 seconds at blast pressure of 1 ~ 10 atm. Then, using acid treatment method using aqueous solution, macro- & micro -morphology. The surface of the dental titanium implant treated with acid was ultrasonically washed with ethanol and distilled water for 30 minutes, and then dried.

상기 건조 공정을 거친 임플란트에 플라즈마 1분 혹은 자외선 5분을 처리하여 표면에 흡착 및 안정화된 오염원을 제거하였고, 상기 임플란트 표면에 pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질 (BES, HEPES, MOPS, TES) 0.2M 수용액을 10ml 균일하게 도포하였다. 이러한 방법으로 코팅된 치과용 임플란트를 하기의 [실시예 7]과 [실시예 8]에서 사용하였다.
After the drying process, the implant was treated with plasma for 1 minute or ultraviolet for 5 minutes to remove the contamination source adsorbed and stabilized on the surface, and organic amphipathic substances (BES, HEPES, MOPS, TES) 0.2M aqueous solution. Dental implants coated in this manner were used in the following [Example 7] and [Example 8].

pHpH 완충 물질과 유기  Buffer substances and organic 양친성Amphibian 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트 가속노화 처리 후, 혈액 친화성 및 혈액 단백질  After a dental implant-accelerated aging treatment with a mixed solution of materials, blood affinity and blood proteins 부착능Attachment 측정 Measure

pH 완충 물질과 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트에 대해서 가속노화 처리를 진행한 후, 혈액 친화성과 혈액 단백질 부착능을 측정하였다. After accelerated aging of dental implants coated with a mixture solution of pH buffer material and organic amphipatic material, blood affinity and adhesion capacity of blood proteins were measured.

상기 [실시예 6]에 제시된 방법으로 제조된 치과용 임플란트를 가속노화 조건(약 75°C)에서 각각 1.5, 3, 4.5 및 7.5 주 동안 방치한 후, 혈액 단백질 부착량을 확인하기 위해 5% BSA(bovine serum albumin) 수용액에 상기 임플란트를 약 1mm 담지한 후, 표면에 부착되는 BSA을 BCA assay로 확인하였다. 이때, 음성대조군으로는 오염원을 제거하지 않은 임플란트를, 양성대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정만을 거치고 상기 혼합 용액이 코팅되지는 않은 임플란트를 사용하였다. The dental implants prepared by the method described in [Example 6] were allowed to stand for 1.5, 3, 4.5 and 7.5 weeks at accelerated aging conditions (about 75 ° C) After the implant was immersed in the aqueous solution of bovine serum albumin for about 1 mm, BSA adhered to the surface was confirmed by the BCA assay. Implants that did not remove contamination sources were used as a negative control group, and implants that were not coated with the mixed solution were used as a positive control group only after a pretreatment process to remove a contamination source.

도 5의 결과에서 알 수 있듯이, 7.5주간의 가속노화에도 불구하고 pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 임플란트는 혈액단백질의 부착능이 유지 혹은 상승됨을 확인할 수 있다. 특히 TES 코팅 임플란트에서 혈액단백질 부착능이 가장 우수하였다.As can be seen from the results of FIG. 5, despite the accelerated aging for 7.5 weeks, it can be confirmed that the implant coated with the mixed solution of the pH buffer material and the organic amphipat material having sulfone group retains or enhances the adherence of blood proteins. Especially, TES coated implants had the best ability to attach blood proteins.

상기 [실시예 6]에서 제작된 pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트를 가속노화 조건(약 75°C)에서 1.5, 3, 4.5주및 7.5주간 방치한 다음, 혈액친화성을 확인하기 위해 micropig 혈액에 상기 코팅된 임플란트를 약 3mm 담지한 후, 임플란트 표면을 타고 올라오는 혈액의 높이로 혈액젖음성을 확인하였다. 이때, 대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정을 거쳤으나 상기물질을 코팅하지는 않은 임플란트를 사용하였다.The dental implant coated with the mixed solution of the pH buffer material and the organic amphoteric substance having the sulfone group prepared in [Example 6] was allowed to stand for 1.5, 3, 4.5 and 7.5 weeks under the accelerated aging condition (about 75 ° C) Then, to confirm the blood affinity, the coated implant was supported on the micropig blood by about 3 mm, and the blood wettability was confirmed by the height of the blood riding on the surface of the implant. At this time, as a control group, an implant which was subjected to a pretreatment process to remove contaminants but not coated with the material was used.

도 6의 사진에서 확인할 수 있듯이, pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 임플란트가 대조군의 임플란트에 비해 혈액젖음성이 우수한 것을 육안으로 확인할 수 있으며, 이렇게 코팅된 임플란트가 훨씬 혈액친화적임을 알 수 있었다. 특히 혈액친화성은 가속노화 처리 시간이 증가할수록 대조군 대비 실험군에서 두드러지게 증가하였다.
As can be seen from the photograph of FIG. 6, it can be visually confirmed that the implant coated with the mixed solution of the pH buffer material and the organic amphipat having the sulfone group has better blood wettability than that of the control group. Blood-friendly. Especially, blood affinity increased remarkably in the experimental group compared to the control group as the accelerated aging time increased.

혼합 용액 코팅된 치과용 임플란트의 가속노화 처리 후, After accelerated aging treatment of mixed solution coated dental implants, 골계면결합력Bone interface strength 측정 실험 Measurement experiment

pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트를 가속노화 처리한 후, 골계면결합력을 측정하였다. 상기 [실시예 6]에서 제작한 혼합 용액 코팅된 치과용 임플란트를 가속노화 조건(약 55°C)에서 2주간 방치한 다음, 임플란트-골계면결합력을 확인하기 위해 micropig 하악에 상기 임플란트를 식립하고 16일간 골형성기간 후에 비틀림 제거력(removal torque) 측정을 하였다. 이때, 음성대조군으로는 오염원을 제거하지 않은 임플란트를, 양성대조군으로는 오염원을 제거하는 전처리 과정을 거쳤으나 상기 혼합 용액을 코팅하지는 않은 임플란트를 사용하였다. The dental implants coated with the mixed solution of the pH buffer material and the organic amphipathic substance having a sulfone group were subjected to accelerated aging treatment and the bone interface binding force was measured. The dental implant coated with the mixed solution prepared in [Example 6] was allowed to stand under accelerated aging condition (about 55 ° C) for 2 weeks. Then, the implant was placed in the micropig mandible to check the implant- After 16 days of bone formation period, removal torque was measured. Implants that did not remove contamination source were used as a negative control group, and implants that did not have a coating solution as a positive control group were pretreated to remove contaminants, but the mixed solution was not coated.

도 7에서 보는 바와 같이, 음성대조군에 비해 양성대조군에서 비틀림 제거력이 약 50% 증가하였고, 실험군 또한 음성대조군 대비 약 20~40% 비틀림 제거력이 향상됨을 확인하였다. 이러한 비틀림 제거력의 향상은 임플란트-골계면결합력이 강해지는 것을 의미하며, 실험군 모두 양성대조군 대비 약간 낮긴 하지만 유사한 수준으로 골계면결합력의 향상이 유지됨을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 7, it was confirmed that the torsion removing ability of the positive control group was increased by about 50% and the torsion removing ability of the test group was improved by about 20 to 40% compared with the negative control group, as compared with the negative control group. The improvement of the torsional removal force means that the implant - bone interfacial bonding strength is strengthened. In the experimental group, although the bone strength is slightly lower than that of the positive control group, the improvement of the bone interface strength is maintained at a similar level.

pHpH 완충 물질과  With buffer substances 술폰기를Sulfone group 갖는 유기  Having organic 양친성Amphibian 물질의 혼합 용액(0.05~1.68M)을 사용한 치과용 임플란트 표면의 코팅 실험 Coating experiment of dental implant surface using mixed solution of substance (0.05 ~ 1.68M)

pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액(0.05~1M)을 사용하여 치과용 임플란트 표면을 코팅하였다. The surface of the dental implant was coated using a mixed solution (0.05 ~ 1M) of a pH buffer material and an organic amphiphile having a sulfone group.

기계가공된 타이타늄 임플란트를 입자 크기 1mm 이하의 Al2O3 분말을 사용하여 블라스트 압력 1~10기압으로 1~60초간 블라스팅한 후, 혼합산 수용액을 사용하여 산처리를 하였고, 이러한 산처리를 통해서 상기 임플란트 표면에 macro- & micro-morphology를 형성시켰다. 상기 산처리된 치과용 타이타늄 임플란트를 에탄올과 증류수를 사용하여 각각 30분간 초음파 세척한 후 건조시켰다. The machined titanium implants were blasted with Al 2 O 3 powder with particle size of 1 mm or less for 1 ~ 60 seconds at blast pressure of 1 ~ 10 atm, and acid treatment was performed using mixed acid solution. The micro- and micro-morphology was formed on the surface of the implant. The acid-treated dental titanium implants were ultrasonically cleaned with ethanol and distilled water for 30 minutes, respectively, and dried.

상기 건조 공정을 거친 임플란트에 플라즈마 1분 혹은 자외선 5분을 처리하여 표면에 흡착 및 안정화된 오염원을 제거하였고, 상기 임플란트 표면에 0.05~1.68M 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질 (BES, HEPES, TES) 수용액을 10ml 균일하게 도포하였으며, 이렇게 제조된 pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트를 하기 [실시예 10]에서 사용하였다.
(BES, HEPES, TES) having 0.05 to 1.68 M of sulfone groups on the surface of the implant, and the surface of the implant was treated with a plasma for 1 minute or ultraviolet ray for 5 minutes to remove the contaminants adsorbed and stabilized on the surface. The dental implant coated with the mixed solution of the pH buffer material and the organic ampholytic substance having sulfone groups thus prepared was used in Example 10 as follows.

혼합 용액 코팅된 치과용 임플란트의 가속노화 Accelerated aging of mixed solution coated dental implants 처리후After processing , 혈액 단백질 , Blood protein 부착능Attachment 측정 실험 Measurement experiment

pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액이 코팅된 치과용 임플란트에 대해서 가속노화 처리 후, 혈액단백질 부착능을 측정하였다. 상기 [실시예 9]에서 제작된 치과용 임플란트를 가속노화 조건(약 75°C)에서 6주간 방치한 후, 혈액단백질 부착량을 확인하기 위해 5% BSA(bovine serum albumin) 수용액에 상기 임플란트를 약 1mm 담지한 후, 표면에 부착되는 BSA을 BCA assay로 확인하였다. The dental implants coated with the mixed solution of the pH buffer substance and the organic ampholytic substance having a sulfone group were subjected to accelerated aging treatment to measure the adherence of blood proteins. After dental implants prepared in [Example 9] were allowed to stand for 6 weeks under accelerated aging conditions (about 75 ° C), the implant was immersed in 5% BSA (bovine serum albumin) After 1 mm loading, BSA adhered to the surface was confirmed by BCA assay.

도 8 내지 도 10의 결과에서 확인할 수 있듯이, 6주간의 가속노화에도 불구하고, pH 완충 물질과 술폰기을 가지는 유기 양친성 물질(BES, HEPES, TES)가 코팅된 임플란트는 상기 유기 양친성 물질의 농도가 0.05~1.0M 모두에서 혈액단백질의 부착능이 우수함을 확인할 수 있고, 특히 0.1~0.5M 범위의 농도 범위인 경우에 혈액단백질 부착능이 현저하게 상승함을 관찰할 수 있었다.As can be seen from the results of FIGS. 8 to 10, in spite of accelerated aging for 6 weeks, the implant coated with the organic amphipathic substance (BES, HEPES, TES) having the pH buffer substance and the sulfone group, It was confirmed that the binding ability of blood proteins was excellent in all of the concentrations of 0.05 to 1.0 M, and in particular, when the concentration range was in the range of 0.1 to 0.5 M, the ability to adhere blood proteins remarkably increased.

이 건 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 이 건 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
It is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiment and description thereof, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention as claimed in the appended claims. And such variations are within the scope of protection of the present invention.

Claims (15)

거친 표면을 갖는 타이타늄 또는 타이타늄 합금 재질의 치과용 임플란트로서,
오염원이 제거되도록 전처리된 상기 거친 표면에 i)유기 pH 완충 물질 및/또는 무기 pH 완충 물질과 ii)술폰기를 갖는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액의 코팅층이 형성되며,
상기 유기 pH 완충 물질은 pKa가 8.0 이상이고, AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고,
상기 무기 pH 완충 물질은 하이드록실기를 갖는, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이며,
상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질은, BES, HEPES, MOPS 및 TES 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 혼합 용액은 0.05 ~ 1.68 M의 유기 양친성 물질을 포함하고, 상기 혼합 용액의 1 ~ 10 wt%의 범위로 pH 완충물질이 포함되는 것을 특징으로 하는 생체활성형 친수성 치과용 임플란트.
1. A dental implant of titanium or titanium alloy having a rough surface,
A coating layer of a mixed solution containing i) an organic pH buffering material and / or an inorganic pH buffering material and ii) an organic ampholytic material having a sulfone group is formed on the rough surface that has been pretreated so as to remove a contaminant,
Wherein the organic pH buffer material has a pKa of 8.0 or more and at least one selected from AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine and taurine,
And with the inorganic pH buffer substance is a hydroxyl group, NaOH, KOH, Ca (OH ) 2, Ba (OH) 2, Al (OH) 3 and Sr (OH) at least one selected from among 2,
The organic amphiphilic substance having a sulfone group contained in the mixed solution includes at least one of BES, HEPES, MOPS and TES,
Wherein the mixed solution contains 0.05 to 1.68 M of organic amphipathic substance and the pH buffer substance is contained in a range of 1 to 10 wt% of the mixed solution.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 타이타늄 또는 타이타늄 합금 재질의 치과용 임플란트를 준비하는 제1 단계;
상기 치과용 임플란트 표면을 거칠게 처리하는 제2 단계;
상기 거칠게 처리된 치과용 임플란트 표면을 전처리 하여 오염원을 제거하는 제3 단계; 및
상기 전처리된 거친 치과용 임플란트 표면에 i)유기 pH 완충 물질 및/또는 무기 pH 완충 물질과 ii)술폰기를 갖는 유기 양친성 물질을 포함하는 혼합 용액의 코팅층을 형성하는 제4 단계;를 포함하고,
상기 유기 pH 완충 물질은 pKa가 8.0 이상이고, AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine 및 taurine 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이고,
상기 무기 pH 완충 물질은 하이드록실기를 가지고, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH)3 및 Sr(OH)2 중에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상이며,
상기 혼합 용액에 포함되는 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질은, BES, HEPES, MOPS 및 TES 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 제4 단계에서, 상기 혼합 용액은 0.05 ~ 1.68 M의 유기 양친성 물질을 포함하고, 상기 혼합 용액의 1 ~ 10 wt%의 범위로 pH 완충물질이 포함되는 것을 특징으로 하는 생체활성형 친수성 치과용 임플란트의 제조방법.
A first step of preparing a dental implant made of titanium or titanium alloy;
A second step of roughing the surface of the dental implant;
A third step of pretreating the roughened surface of the dental implant to remove contaminants; And
A fourth step of forming a coating layer of a mixed solution on the surface of the pretreated coarse dental implant i) an organic pH buffering substance and / or an inorganic pH buffering substance and ii) an organic ampholytic substance having a sulfone group,
Wherein the organic pH buffer material has a pKa of 8.0 or more and at least one selected from AMPD, ammonia, bicine, glycine, glycylglycine, tris, tricine and taurine,
The inorganic pH buffer substance has a hydroxyl group, is NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2, Al (OH) 3 and Sr (OH) at least one selected from among 2,
The organic amphiphilic substance having a sulfone group contained in the mixed solution includes at least one of BES, HEPES, MOPS, and TES,
In the fourth step, the mixed solution contains 0.05 to 1.68 M of the organic amphipathic substance, and the pH buffer material is contained in the range of 1 to 10 wt% of the mixed solution. For implant.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제3 단계의 오염원을 제거하는 단계는, 상기 거칠게 처리된 치과용 임플란트 표면을 자외선, RFGD(라디오-주파수 글로 방전), 산소 및 상온 플라즈마 중 어느 하나 이상의 방법으로 처리하는 것을 특징으로 하는 생체활성형 친수성 치과용 임플란트의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step of removing the contamination source in the third step comprises treating the surface of the roughly treated dental implant with at least one of ultraviolet rays, RFGD (radio-frequency glow discharge), oxygen and normal temperature plasma, Method for manufacturing a dental implant of hydrophilic type.
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